鹵水凈化工藝比較及鈣鎂泥處理
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1前言
近十幾年鹵水凈化工藝被廣泛運用到制鹽、鹽硝聯(lián)產(chǎn)中，從最初的母液老鹵凈化工藝，到逐步認識到全原鹵凈化鹵水，對產(chǎn)品品質(zhì)的提高和系統(tǒng)的節(jié)能降耗有著很大的推動力，大幅度減小我國的真空制鹽技術(shù)水平與國際同行的差距。真空制鹽技術(shù)水平的提高，得益于我國化工行業(yè)的發(fā)展，推動著制鹽行業(yè)的共同進步，在十幾年前，制鹽行業(yè)蓬勃發(fā)展，產(chǎn)大于銷，兩堿化工需要的原鹽質(zhì)量在不斷提高，原來在兩堿行業(yè)的溶鹽凈化工藝轉(zhuǎn)移到制鹽生產(chǎn)前道工序，雖然鹵水凈化需要一定的生產(chǎn)成本，但鹵水凈化對制鹽的生產(chǎn)能耗起到大幅度降低作用。隨著制鹽工藝的技術(shù)改進和化工行業(yè)對原鹽質(zhì)量要求的進一步提高，傳統(tǒng)的鹵水凈化工藝還需要改進，從而達到制鹽企業(yè)產(chǎn)品市場競爭的需求，同時對凈化后產(chǎn)生的鈣鎂泥處理方法進行分析對比。下面就鹵水凈化及鈣鎂泥工藝處理的幾種方式進行比較，供制鹽同行專家探討。
2鹵水凈化的基本原理
我國巖鹽礦鹵主要分為鈣型鹵水和芒硝型鹵水，其中還有一定量含硫化氫的鹵水，芒硝型鹵水占大部分。鈣型鹵水在生產(chǎn)工藝中采用逆流工藝原理轉(zhuǎn)化成芒硝型鹵水生產(chǎn)，分析鹵水凈化，主要以分析芒硝型鹵水為主。凈化鹵水的目的是去除鹵水中Ca2+、Mg2+。首先，因為生產(chǎn)的料液中含有Ca2+、Mg2+，提高了系統(tǒng)料液溫度，降低了蒸發(fā)系統(tǒng)有效溫差，熱損較大，鈣離子容易結(jié)垢，影響系統(tǒng)生產(chǎn)周期。其次，盡管通過洗鹽工藝但原鹽中含有的Ca2+、Mg2+還是比較高，成品中氯化鈉含量很難超過優(yōu)級鹽99．00%以上，顯然產(chǎn)品不能滿足化工市場需要。去除鹵水中Ca2+、Mg2+化學反應方程式:Ca2++CO2－3CaCO3↓;Mg2++2OH－Mg(OH)2↓
3鹵水凈化的主要方式
鹵水凈化的目的是提高產(chǎn)品品質(zhì)和降低生產(chǎn)消耗，滿足市場需要。近十多年，制鹽技術(shù)人員為實現(xiàn)這一目標進行了不懈的努力，為了降低生產(chǎn)成本進行大量實驗，取得很大發(fā)展，通過實踐證明全原鹵凈化生產(chǎn)比凈化母液老鹵生產(chǎn)，更能節(jié)能降耗，工藝更好合理組織，產(chǎn)品質(zhì)量提高得到保證。各個制鹽企業(yè)結(jié)合各自優(yōu)勢，目前主要有以下三種全原鹵鹵水凈化方式。3．1“兩堿”自然沉降法。兩堿自然沉降法，主要就是利用純堿和燒堿與原鹵中的Ca2+、Mg2+發(fā)生化學反應，生產(chǎn)難溶沉淀物CaCO3和Mg(OH)2，經(jīng)過16h～20h的自由沉降，其清液作為原料生產(chǎn)，為了縮短沉降時間，在反應后的鹵水中滴加助沉劑，一般是采用了160萬～200萬分子量聚炳酸烯鈉。這種生產(chǎn)工藝方式目前為大多數(shù)制鹽廠家所采用，優(yōu)點是:工藝簡單，便于操作。凈化后的鹵水質(zhì)量:過堿量NaOH0．1g/L～0．15g/L;Na2CO30．4g/L～0．5g/L;Ca2++Mg2+≥40mg/L;SS(固體不溶物)≥10mg/kg;缺點是:占地面積大;沉降時間比較長，要有足夠的緩沖桶;凈化鹵水品質(zhì)不是很高，難以滿足生產(chǎn)出高品質(zhì)產(chǎn)品質(zhì)量要求(例如:醫(yī)藥用鹽)，以及受到蒸發(fā)工藝溫度影響，游離的鈣離子在預熱器和加熱室管壁富積，影響傳熱效果，需要定期對設備進行酸洗除垢，對設備的腐蝕有很大的影響;為了盡可能降低鹵水中Ca2+、Mg2+，Na2CO3和NaOH要過堿量，凈化過程成本增加比較高。3．2“煙道氣”凈化鹵水法?！盁煹罋狻眱艋u水法是通過鍋爐煙道排放的煙氣，經(jīng)過洗氣，利用煙氣中的主要成分CO2與H2O結(jié)合，生存CO2－3，再與鹵水中Ca2+的進行反應，從而達到節(jié)約純堿成本的目的?？陀^地說，該方法應該是創(chuàng)新的，特別在純堿購買不便的地區(qū)。優(yōu)點是:利用現(xiàn)有資源節(jié)約生產(chǎn)成本，純堿的價格一直在1600元/t左右，節(jié)約的成本是很可觀的。缺點是:要有配套鍋爐裝置;洗氣設備成本高，養(yǎng)護費用高，國內(nèi)洗氣設備成本低但不穩(wěn)定，效果沒有國外設備效果好;煙道排放的煙氣量影響凈化量的效果，穩(wěn)定性較差;煙道排放的煙氣中成分復雜，溶于鹵水中對產(chǎn)品質(zhì)量有一定的影響;與兩堿凈化一樣鹵水質(zhì)量不是很理想，不能滿足市場高品質(zhì)原鹽需求。3．3膜過濾凈化鹵水。利用膜強制過濾凈化鹵水，來源于兩堿化工一次鹽水處理技術(shù)，把兩堿化工的原鹽處理工序結(jié)合凈化移動到制鹽的第一道工序，從整個鹽堿產(chǎn)業(yè)鏈來說，是節(jié)能有效的，僅單個制鹽來說，成本是較高的，根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量需求不同，采取的工藝處理方式也不一樣，例如生產(chǎn)液體鹽為了降低鹵水中的SO2－4，采用不飽和的鹵水經(jīng)過陶瓷膜，達到降低SO2－4的作用。鹵水凈化的主要目的是去除鹵水中Ca2+、Mg2+，目前使用較多的是戈爾膜過濾技術(shù)，設計采用化學反應加戈爾膜分離技術(shù)，先加燒堿去除鹵水中Mg2+，然后加純堿去除鹵水中Ca2+，依靠膜的作用分別都用強制分離方法將鹵水中的固體沉淀物從鹵水中分離出來，不僅把鹵水中Ca2+、Mg2+分離出去，還能把其它金屬離子也能分離出去，從而得到純凈的鹵水，凈化后鹵水質(zhì)量:過堿量NaOH0．1g/L～0．13g/L;Na2CO30．35g/L～0．45g/L;Ca2++Mg2+≤10mg/L;SS(固體不溶物)≤1mg/kg。該工藝優(yōu)點是:鹵水質(zhì)量高，產(chǎn)品滿足高品質(zhì)用鹽原鹽和兩堿化工用鹽需要;占地面積小，能耗低;克服自然沉降時間長和凈化鹵水不徹底狀況;基本消除游離的金屬離子在預熱器和加熱室結(jié)垢現(xiàn)象。缺點是:一次性設備投資需要有一定的成本;膜的定期更換也增加了一定的成本，并且膜的價格較高，目前國內(nèi)具備生產(chǎn)該膜的條件，降低了購買國外膜的生產(chǎn)成本。該工藝方式將是制鹽鹵水凈化發(fā)展的主要方向。
4鹵水凈化后鈣鎂泥處理
無論采取何種鹵水凈化方式，都要產(chǎn)生渣泥，渣泥的主要成分是:CaCO3、Mg(OH)2和固體不溶物。渣泥處理一直是制鹽企業(yè)比較難處理的問題，既污染現(xiàn)場操作環(huán)境又給產(chǎn)生的濾渣后序處理帶來一系列的環(huán)保問題，隨著國家對環(huán)保要求越來越嚴，怎樣處理好渣泥顯得尤為重要，一般是將去除鹽水分后的渣泥制成渣磚，由于含氯化鈉成分高，雨天返潮，不受青睞，或者被化工廠分離它用，更多的是，脫水后直接送大型熱電焚燒?，F(xiàn)就渣泥工藝處理主要有以下三種方式。4．1真空轉(zhuǎn)鼓離心機脫水處理渣泥。凈化后的沉淀物通過刮板收集到緩沖桶中，因渣泥的特殊粘性，進入專用的真空轉(zhuǎn)鼓離心機脫水，由于鈣鎂泥粘性比較大，下料不穩(wěn)定，就是增加了攪拌裝置，但脫水效果還是不太理想，脫水后的鈣鎂泥含氯化鈉水分較高，給渣泥再利用產(chǎn)生很大的影響，沒有什么實用性價值，同時現(xiàn)場操作環(huán)境很難清潔干凈，在鹵水凈化初期使用該方法比較普遍，目前該工藝基本被淘汰。4．2框式壓板過濾機處理鈣鎂泥?？蚴綁喊暹^濾機處理鈣鎂泥是在真空轉(zhuǎn)鼓離心機處理基礎上優(yōu)化產(chǎn)生，克服脫水渣質(zhì)含鹽水高的缺點，通過高壓將鈣鎂泥中鹽水擠出，鈣鎂泥含鹽水較低，脫水后的鈣鎂泥可以被化工廠再去提純分離，或者送熱電處理，該工藝現(xiàn)被廣泛使用，缺點就是設備故障率較高，清洗比較頻繁，同樣存在現(xiàn)場操作環(huán)境難清潔的問題。4．3充填式方式注井處理鈣鎂泥。由于鈣鎂泥實用性價值小，既影響現(xiàn)場的操作環(huán)境又產(chǎn)生出處理渣泥帶來的環(huán)保問題，以前環(huán)保意識不強，存在隨意丟棄處理的現(xiàn)象，但隨著國家環(huán)保要求越來越高，經(jīng)過制鹽專家多年努力，成功地把鈣鎂泥注入到停止開采的礦井中，利用其溶腔存放鈣鎂泥，也就是用充填式注井方式處理鈣鎂泥。先把鈣鎂泥收集到緩沖桶中，并按照一定的固液比進行稀釋，然后用高壓泵注入到礦井中，這種充填式方式注井處理鈣鎂泥有效地解決環(huán)保問題，同時亮化了現(xiàn)場操作環(huán)境，盡管該技術(shù)含量較高，對井組有特殊滿足充填要求，但這是目前比較理想的處理方法，將是制鹽鹵水凈化后處理鈣鎂泥的主要方向。
5結(jié)論
制鹽鹵水凈化是降低能耗、提高質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)，隨著鹽業(yè)市場競爭日趨激烈，特別是兩堿化工原鹽的質(zhì)量要求在不斷提高，還有就是特殊高品質(zhì)原鹽的需求，從鹽行業(yè)的發(fā)展趨勢來看，膜過濾凈化技術(shù)必將取代傳統(tǒng)的鹵水凈化工藝，同時把產(chǎn)生的鈣鎂泥通過充填式注井方式進行處理，既環(huán)保清潔，又推動整過循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展，必是我國鹽業(yè)發(fā)展主要方向。
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作者:許從勝 曹國權(quán) 單位:江蘇蘇鹽井神鹽化股份有限公司